建筑群对城市冠层动力、热力效应的数值试验研究

利用中尺度模式MM5,分别耦合传统的边界层参数化方案和城市冠层参数化方案,模拟了2001年冬季北京冠层大气的动力、热力特征,并和观测资料进行了对比分析.分析结果表明,城市冠层参数化方案更能细致描述建筑群对城市冠层大气的动力、热力作用.由于建筑群的动力、热力作用,使北京城区的温度升高,风速减小,湍流动能增强,形成了明显的增温区、阻风区和湍能增强区,中心均位于城区高大建筑群附近,并向郊区递减.     

大气边界层和大气环境研究进展

大气边界层物理和大气环境是大气科学的重要领域,中国科学院大气物理研究所自成立以来在这一研究领域取导了丰硕的成果.作者重点介绍最近十多年来在大气边界层探测、大气边界层结构特征、大气湍流理论、城市和区域大气污染预测预报模式研究等方面取得的重要进展,并对大气边界层和大气环境研究的未来发展作了展望.     

北京城市大气环境污染机理与调控原理

该文主要介绍了科技部国家重点基础研究发展规划项目“首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理及调控原理”大气分项目的研究成果。项目分别于2001年和2003年重点开展了BECAPEX科学试验 (Beijing City Air Pollution Experiment)。BECAPEX试验同步进行城市边界层气象与大气化学观测, 通过卫星遥感、地面观测, 即城市空间和地面以及点与面结合的技术途径, 以揭示北京城市污染“空气穹隆”大气化学结构特征及其变化规律, 为城市环境大气动力-化学模式提供基本科学参数, 给出城市边界层大气物理化学过程综合模型, 为提高城市环境大气物理-化学过程耦合模式的准确性和可靠性提供科学依据。该项目揭示了北京城区和城近郊区城市边界层结构与湍流特征, 城市大气污染垂直结构特征; 发现了城市大气污染空间结构多尺度特征, 其中包括大气污染源影响和城市热岛多尺度特征; 揭示了城市大气重污染过程周边源影响域, 以及北京及周边地区气溶胶影响域和区域气候响应; 提出了北京市典型污染源排放清单; 发展了城市气象模式系统, 包括冠层模式、街谷环流和热力结构以及城市高大建筑群周围风环境数值模拟; 发展了空气质量模式技术, 包括二次气溶胶模拟试验、北京地区SO₂污染的长期模拟及不同类型排放源影响的计算与评估、影响北京地区的沙尘暴输送模拟、区域化学输送模式中NO_x和O₃源示踪法, 城市尺度的大气污染CAPPS模式及统计模型的应用、大气污染及紫外辐射数值预报模式和CMAQ-MOS空气质量预报方法; 改进了美国公共多尺度空气质量预报模式, 建立了CMAQ-MOS区域空气质量动力-统计模型预报模式, 以及发展的源同化技术, 突破了当前空气质量模式技术“瓶颈”, 使模式预报准确率明显提高。     

首都北京及周边地区大气环境污染机理与调控原理

1 城市边界层大气物理化学结构特征 初步获得了城市边界层大气动力结构:城市热岛和城市风场;城市建筑群零平面位移和粗糙度;城市雾分布特征及其动力、热力影响。城市尺度模拟研究获得了北京城郊地形对城市风场的影响,城市建筑对城市环流的影响,分析了北京西、北郊马蹄型山脉特征地形对城市风场日变化及对城市污染形成及其输送、堆积的可能机理,并绘制出有关分布图。     

新书架

<正>城市环境综合观测与大气环境动力学研究徐祥德等著该书系统地介绍了城市边界层动力学特征,城市大气动力—化学过程三维结构模型,城市气溶胶空间结构与相关模型,城市大气污染周边源影响域与源追踪模型,城市热岛多尺度与山谷     

四川盆地大气气溶胶污染时空变化的地形影响研究进展

四川盆地作为我国一个特殊的大气气溶胶污染区域,亟待厘清其大气污染时空变化与独特盆地地形影响相关机理。本文综述了近年来一系列相关研究成果,包括:（1）揭示了四川盆地大气环境变化中大地形影响作用,青藏高原东侧区域气溶胶空间分布“避风港”效应,以及大地形热力强迫对盆地空气质量变化的“气候调节”影响; （2）探明了四川盆地大气边界层结构对大气气溶胶变化的影响,冬季重霾期间大气边界层垂直结构变化特征及其相关PM_2.5物理化学特性;（3）明晰了大气气溶胶在四川盆地暴雨过程中的重要作用机理,以及四川盆地气溶胶高污染分布导致的降水分布型态的气候变化。这些研究提升了四川盆地气溶胶污染形成机理及大地形对大气环境变化影响效应的科学认识,并表明未来应该深入研究四川盆地地形背景下独特大气边界层结构,人为与自然源排放和环境大气物理-化学过程变化。      

城市边界层湍流和下垫面空气动力学参数观测研究

城市大气边界层中的湍流交换和下垫面空气动力学参数的观测研究是城市环境气象研究的重要内容。文章概述了城市大气边界层中湍流的观测方法和计算城市下垫面空气动力学参数的可行性方案。对城市湍流的基本特性和城市边界层的垂直结构、城市边界层观测的历史、城市下垫面空气动力学参数的估算以及存在的问题进行了讨论。     

广州城市大气环境监测系统建设的探讨

根据WMO城市气象观测指南,在充分考虑广州城市结构和局地气候特征的基础上,针对广州高温高湿的天气特征,利用现有大气探测体系,结合广州实际情况和气象部门特点,提出建立一套布局合理、密度适宜、技术先进的城市大气环境监测系统,试图实现城市大气环境的预报预警服务。     

在大城市上空大气边界层特征

用大气边界层模式定量地估计城市建筑物的影响,考虑了决定城市大气中杂质扩散的气象参数的动力和热力作用。对莫斯科的边界层的计算,得到了具体日期的粗糙度、大气边界层外部和内部的气象参数以及气象要素和边界层湍流特征的垂直剖面。给出了在城市建筑物的影响下热状况和环流状况参数变化的定量估计。     

北京冬季城市边界层结构形成机制的初步数值研究

利用耦合了城市冠层参数化方案的MM5模式对2001年冬季北京地区一次典型的城市边界层过程进行成功模拟的基础上,对北京城市化作用、周边地形以及城市化进程发展对城市边界层结构的影响等问题进行了一系列的数值模拟试验。城市化作用的因子分离试验发现,城市化的总体作用即城市下垫面结构对大气热力及动力的综合影响导致了北京冬季城市边界层结构主要特征的形成。此外,揭示了城市结构的不同影响因子———动力因子、热力因子和热动力因子间的相互作用在北京冬季城市边界层结构形成和演变过程中的不同作用。在夜间,城市结构的动力因子对于城市边界层主要特征如市区悬浮逆温、近地层中小的风速及较强的湍流动能等的形成起着主导作用;在白天,城市结构的热力因子则成为影响市区混合层强度以及湍流运动特征等边界层结构的主导因素;热、动力因子间的相互作用对城市边界层结构的形成和演变也有着重要作用,但其影响特征比较复杂。北京周边地形作用的敏感性试验的结果表明,北京周边的特殊地形条件对城市边界层热力结构特征如悬浮逆温层及城市热岛等的结构及分布特征的形成也有着明显的影响,使其具有特殊的局地化特征,同时,它也是北京地区近地层主要气流特征的强迫源。不同城市化程度的敏感性试验结果揭示,随着北京城市建筑高度和密度的增加,市区风速将减小、湍流动能将加强,夜间城市悬浮逆温层底的高度会有所提高,城市热岛的强度也将加强,并可能在白天出现比较明显的城市热岛效应。     

水信息学及其进展

水信息学是一门新兴学科,是以信息技术为支撑,综合考虑社会、环境、经济等方面的因素,对水体中的一切人类活动所造成的后果进行分析判断的一门交叉学科.为加深对水信息学的认识,使其在现代水利工程建设中发挥更大作用,探讨了水信息学的由来、主要研究内容及其发展历程,并对其发展趋势进行了展望.不难看出,国内的水信息学虽发展迅猛,但与...     

植被指数及其研究进展

介绍了植被的光谱特征，概述了几种常见的植被指数及其优缺点。对MODIS探测器监测植被的特点和美国NASA归一化差值植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)产品特性和不足做了说明。指出了研究西北地区MODIS植被指数的重要意义。     

微脉冲激光雷达及其应用研究进展

微脉冲激光雷达(MPL)对云和气溶胶的光学属性的空间分布提供连续自动的观测，该系统结构紧凑，发射能量对人眼安全，其可靠性已在国内外很多大型试验中得到了验证。文章介绍了微脉冲激光雷达的系统结构、工作原理以及较之传统激光雷达的优越性，给出了气溶胶光学属性的反演方法(斜率法、近端解法、远端解法和迭代求解法)并指出了其优缺点，对MPL在边界层、气溶胶观测等方面的应用研究成果做了简介。     

完全Q矢量的引入及其诊断分析

参照准地转Q矢量推导，考虑天气系统发展的主要热力强迫因子－非绝热加热作用，引出考虑非绝热效应的完全Q矢量的概念，并应用于实例分析。结果表明，完全Q矢量能较清楚地揭示暴雨天气系统的演变；考虑了湿过程的完全Q矢量在暴雨的诊断过程中显示了更大的优越性；定性而言，完全Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场有助于确定暴雨的落区，暴雨区正好落在低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心之间；定量而言，低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心大小对暴雨强度有显著的指示作用。因而在暴雨的诊断和预报过程中完全Q矢量散度和锋生函数是两个重要的参数。     

模数转换器AD7714及其应用

自动化气象仪器要从模拟信号传感器获取数据,必须经A/D模数转换器接受传感器的低电平信号并输出数字。针对目前应用在自动气象站和检定设备的A/D模数转换器一般在12位或以下已不能够完全达到新气象仪器所需要求的情况,文章对在硬件电路开发设计中使用AD公司最近推出的24位串行模数转换器AD7714功能和特点进行了介绍,给出了基于AD7714实际应用的硬件、软件设计方法,以及部分程序源代码。总结出该芯片在实际应用中必须注意的几个技术问题,并介绍了实际应用情况。     

地理信息系统及其发展

介绍了地理信息系统基本功能及地理信息系统的发展历程，从GIS模块、集成式、模块化、核心式GIS到组件式、万维网GIS，并分析了中国地理信息系统的发展现状及面临问题。     

关于尺度分析的三个问题和尺度分析

对在一些作者中，在决定时间特征尺度，垂直速度特征尺度和分析高阶微商量级上的分歧进行了讨论，得出了初步结论。即对于单一尺度的运动，τ－L／U，W≤MUH/L和δ^nf/δx^n-F/L^n，根据讨论结果，给出了大气几种常用尺度运动的特征尺度的量级。还与中尺度重力波和强对流情况的分析观测结果进行了比较。     

2014年汛期气候预测先兆信号应用及其复杂性初探

文章系统回顾了2014年汛期气候预测的主要先兆信号。其信号特征是：2014年前期赤道中东太平洋由呈正常略偏冷向偏暖状态发展,预计可能在夏季形成一次暖事件,冬季格陵兰海冰偏多、青藏高原积雪正常略偏多,这些特征对后期东亚夏季风有明显影响。通过对前期先兆信号的分析,预测了2014年我国夏季雨带位置偏北,但较2013年偏南,主要多雨区位于华北南部至江淮。从实况和预报的对比来看,夏季主雨带预测与实况有较大差异,没有预报出“北少南多”的降水分布型,但东北、华北北部、长江中游、华南西部和西南南部等地预测与实况一致。另外,热带气旋、梅雨和华北雨季的预测与实况基本一致。最后对汛期气候预测的复杂性及存在的不足进行了分析和讨论。     

ENSO动力学与预测

发生在热带太平洋地区的ENSO现象是海气相互作用的集中表现,是年际气候变化中的最强信号.由于它的发生会在全球许多地区引起严重的气候异常,极大地影响着这些地区的工农业生产和人民生活,因此,对ENSO的机理及其预测的研究一直是大气海洋界的一个热点研究课题.中国科学院大气物理研究所在ENSO的机理及其预测等方面进行了大量的研究,取得了许多研究成果.作者将对中国科学院大气物理研究所在这方面的一些研究成果进行回顾和介绍.